个极为突出的问题。我国相当一些主力油田 CO2 含量很高，而且随着油井含水量愈来愈高、
深层含 CO2 油气层的开发日益增多、注 CO2 强化采油工艺的普遍推广，CO2 腐蚀问题越

 

来越严重。
　　（4

 

）硫化氢

　　钻井液中 H2S 的存在，特别是在交变应力作用下容易引起钻柱的应力腐蚀开裂和腐
蚀疲劳断裂，随钻井液中 H2S

 

含量升高，钻柱的腐蚀疲劳寿命显著降低。

　　（5  

 

） 其它腐蚀介质

　　主要来自钻井液处理剂、地层水和岩层，其中以 Cl-的影响最为显著。由于氯离子半径
小、穿透能力强，容易透过钻柱构件表面膜内极小的孔隙，直接与金属接触。氯离子本身并

 

没有腐蚀作用，但氯离子有催化、促进腐蚀的作用。
　　2.3 

 

力学因素

　　石油钻柱在井下钻进过程中不仅与腐蚀性介质直接接触，同时还承受拉伸、弯曲、挤压

 

等复杂应力的作用，极易发生疲劳破坏。
　　（1）钻具在井下要发生弯曲，在旋转时就会承受交变弯曲应力。由于连接螺纹处刚

 

度较低，且是应力集中区，该区域极易发生螺纹损害和疲劳破坏。
　　（2）钻井过程中，振动和碰撞载荷非常激烈。横向振动异常突出，是导致钻具动态
不稳定和疲劳破坏的重要原因之一。横向振动使钻具在旋转下横向变形弯曲，进而引起离
心力的作用，进一步加剧横摆和弯曲，最终导致钻具弓状弯曲，产生钻具偏磨和急剧磨损

 

现象；另外，横向振动也加剧了钻具剌扣、粘扣。
　　（3）井斜角、方位角变化的影响。钻井过程中因地质、操作等复杂因素井身多有弯斜

“

” “

”

和方位变化，形成所谓 狗腿 。 狗腿 越严重，意味着钻杆承受弯曲交变载荷越大，从而
降低钻杆的腐蚀疲劳寿命。随着钻井向水平井、定向井方向的发展，其腐蚀疲劳越来越严重。
 
　　3 

 

钻柱失效预防对策

　　如前所述，石油钻柱的工作条件恶劣，受力复杂，失效频繁，损失严重，采取有效措
施提高钻柱的使用寿命，具有重大意义。根据钻柱的失效原因分析近年来的工作实践，结

 

合国内外的研究结果，提出以下建议。
　　3.1 

 

正确选材

　　钻杆材料的化学成分、组织状态和强度级别不同时，其寿命差别较大。在钻杆具有足够
的韧性时.

 

疲劳裂纹可以扩展到穿透壁厚而不断裂，可避免钻柱断落在井中。

　　3.2

 

改善工作环境

　　通过改善钻柱与钻井液接触的工作环境可适当提高钻柱使用寿命，包括向钻井液中添
加缓蚀剂、推广使用内涂层钻杆、适当提高钻井液 pH 值等方法。将钻井液 pH 值保持在 1O
或 l0

 

以上。此外，为减少磨损，钻杆接头喷焊耐磨合金带。

　　3.3

 

合理设计钻柱，降低服役载荷及应力

　　合理设计钻柱，并在钻井过程中正确调整钻压，可有效降低钻柱失效机理，主要应注
意一下几点：（1）钻具合理搭配；（2）采用高抗扭拒钻具接头；（3）配置钻杆防护圈；
（4）采用外螺纹接头朝上的钻井工艺；（5

 

）设计低工作应力钻柱。

　　3.4

 

提高钻具质量

　　在钻具结构设计方面，应进行以下几方面的改进：（1）改进钻杆内加厚过渡区结构；
（2）改进螺纹加工状况；（3）改进螺纹形状及锥度；（4）加工应力减轻槽；（5）改
进钻头接头台肩结构；（6）采用合理的弯曲强度比；（7）螺纹滚压强化；（8）提高摩
擦焊修复钻杆焊区性能；（9）提高钻具母体内在质量；（10）在钻杆接头外圆敷焊耐磨
带；（11

 

）钻柱强韧化。